質(zhì)子交換膜燃料電池性能及陰極凝水現(xiàn)象的實驗研究.pdf

1、該文通過對氫氧質(zhì)子交換膜透明燃料電池陰極流道的可視化研究,給出了流道內(nèi)水的凝聚,流動和排出過程及其對電池性能的影響,為電池的水管理及強(qiáng)化傳質(zhì)提供了優(yōu)化設(shè)計思路.同時,該文基于氫氧質(zhì)子交換膜燃料電池的實用化背景,研究了低化學(xué)計量比下電池的性能,并得出了能夠維持電池在預(yù)期的電流強(qiáng)度下放電的最小化學(xué)計量比.另外,該文研究了旨在提升氫氧質(zhì)子交換膜燃料電池膜電極性能的初始化方法以及被金屬腐蝕物污染了的膜電極的性能恢復(fù)方法.該文的主要工作及取得的主

2、要成果如下:1.建立了氫氧質(zhì)子交換膜燃料電池單電池性能測試系統(tǒng).實驗系統(tǒng)可以對反應(yīng)氣體的流量、壓力、溫度進(jìn)行測量與控制.同時,該性能測試系統(tǒng)與作者自行設(shè)計的透明電池以及由高速攝影儀和數(shù)碼相機(jī)組成的拍攝系統(tǒng)共同構(gòu)成了氫氧質(zhì)子交換膜燃料電池陰極可視化的研究平臺.2.研究了活化電流和活化方式對膜電極的活化效果的影響.結(jié)果表明,大電流活化的效果要好于小電流活化效果,同時階梯狀活化過的膜電極性能高于定電流活化過的膜電極性能.3.通過掃描電子顯微鏡

3、和X射線衍射儀分析,證明金屬銅極板發(fā)生腐蝕后,影響氫氧質(zhì)子交換膜燃料電池膜電極性能的是銅離子和單質(zhì)銅.同時得出,以濃度0.2M的稀硫酸溶液沸騰的方法能夠有效的去除污染物并恢復(fù)膜電極組件的性能.4.研究了氫氧質(zhì)子交換膜燃料電池在低的反應(yīng)氣體化學(xué)計量比下的性能.結(jié)果表明,能夠維持電池在預(yù)期的電流下放電的最低化學(xué)計量比為1.3,并且證明提高壓力和增大流量對電池性能提高的影響機(jī)理是相同的.同時,增大陰極氣體流量對電池性能的提高比增大陽極氣體流量